PENGARUH BEBERAPA JENIS KACA DENGAN KETE
PENGARUH BEBERAPA JENIS KACA DENGAN KETEBALAN
TERTENTU TERHADAP RAMBATAN PANAS DARI SINAR
MATAHARI KE DALAM RUANGAN.
Fermanto Lianto
Dosen Tidak Tetap Jurusan Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara.
Email: fermantolianto@yahoo.com
Abstract
The Earth's surface Temperatures is increasing from year to year. Many things can
cause a temperature rise in the earth, like the sun rising temperatures, global warming
process, and the destruction of the ozone layer. There are several things that can cause
damage to the ozone layer, one of which is gas CFC (Chlorofluorocarbons) resulting from
the use of Air Conditioner (AC) to lower the temperature in the room.
As we know the use of glass windows in the room, besides entering sunlight, is also
one of the causes influx of heat from the sun, so the type, thickness and construction of a
glass window that is used will greatly affect the temperature in the room that lead to
efficiency in the use of air conditioning.
There are several types of glass with different thickness can be used for the window
are: clear glass, rayben glass, synergy glass, and others. There is also some material that
can reduce the propagation of heat combined with glass as: a plastic film and glass will
become a Laminated Glass Film, a glass and water will become a Glass-Water-Glass, etc.
This observation and research will compare several types of glass, and see the effect
on propagation of heat from the sun into the room.
Keywords: Clear Glass, Synergy Glass, Laminated Glass Film, Chlorofluorocarbons
Abstrak
Suhu di permukaan bumi semakin bertambah panas dari tahun ke tahun. Banyak hal
yang dapat menyebabkan suhu di bumi meningkat, seperti meningkatnya suhu sinar
matahari, proses pemanasan global, dan rusaknya lapisan ozone. Ada beberapa hal yang
dapat menyebabkan rusaknya lapisan ozone ini, salah satunya adalah gas CFC
(Chlorofluorocarbon) yang dihasilkan akibat penggunaan Air Conditioner (AC) untuk
menurunkan suhu di dalam ruangan.
Seperti kita ketahui pemakaian jendela kaca pada ruangan, selain memasukan sinar
matahari, juga merupakan salah satu penyebab masuknya panas dari sinar matahari,
sehingga jenis, ketebalan dan konstruksi jendela kaca yang dipergunakan akan sangat
berpengaruh terhadap suhu di dalam ruangan yang mengakibatkan efisiensi dalam
penggunaan AC.
Ada beberapa jenis kaca dengan berbagai ketebalan dapat dipergunakan untuk
jendela diantaranya: kaca polos/clear, kaca rayben, kaca synergy, dan lain-lain. Ada juga
beberapa material yang dapat mengurangi rambatan panas digabungkan dengan kaca
seperti: plastik film dan kaca menjadi Kaca Laminated Film, air dan kaca menjadi Kaca-AirKaca, dan sebagainya.
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
1
Pada pengamatan dan penelitian ini akan membandingkan beberapa jenis kaca
diatas, dan melihat pengaruhnya terhadap rambatan panas dari sinar matahari ke dalam
ruangan.
Kata Kunci: Kaca Clear, Kaca Synergy, Kaca Laminated Film, Chlorofluorocarbon
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
2
PENDAHULUAN
Suhu di permukaan bumi semakin bertambah dari tahun ke tahun. Banyak hal
yang dapat menyebabkan suhu di bumi meningkat, seperti meningkatnya suhu sinar
matahari, proses pemanasan global[8], dan rusaknyalapisan ozone, sehingga
meningkatkan jumlah sinar matahari yang masuk ke permukaan bumi. Lapisan ozone
adalah salah satu lapisan yang ada di atmosfer bumi. Lapisan ini berguna untuk
melindungi bumi dari radiasi sinar matahari secara langsung. Bila lapisan ozone
rusak, jumlah sinar matahari yang masuk ke dalam bumi akan meningkat dan
akhirnya menaikan suhu di bumi.
Ada beberapa hal yang dapat menyebabkan rusaknya lapisan ozone ini, salah
satunya adalah gas CFC (Chlorofluorocarbon) yang dihasilkan akibat penggunaan
Air Conditioner (AC) untuk menurunkan suhu di dalam ruangan sehingga suhu udara
menjadi
lebih
sejuk.
Namun
pemakaian
AC
menghasilkan
gas
CFC
(Chlorofluorocarbon) sebagai hasil pembuangannya. Gas yang berasal dari freon ini
akan terbang menuju ionosfer , tempat lapisan ozone berada. Dengan adanya sinar
matahari, CFC akan bereaksi dengan ozone (O3). CFC tersebut akan mengurai O3
menjadi molekul O2 (Oxygen molecule) dan atom O (Oxygen atom). Kedua produk
dari reaksi kimia ini tidak memiliki sifat dari ozone, yaitu mengurangi sinar matahari
yang masuk ke dalam bumi. Karena jumlah O3 yang banyak berkurang, maka sinar
matahari yang masuk ke dalam bumi akan semakin banyak pula. Akhirnya, suhu di
bumipun akan semakin tinggi seiring dengan semakin banyaknya ozone yang rusak.
Dengan semakin tingginya suhu di permukaan bumi, maka secara tidak langsung
penggunaan AC di bumi juga akan semakin banyak, seperti lingkaran proses sebab
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
3
akibat yang saling mempengaruhi terus menerus. Hal ini tentu saja akan menambah
emisi gas CFC ke udara. Disamping itu, semakin panasnya suhu di permukaan bumi
juga akan menyebabkan es di kutub utara dan kutub selatan bumi yang akan mencair,
yang akan berakibat menaikan tinggi permukaan air laut di seluruh bumi, sehingga
dapat mengancam kelangsungan hidup umat manusia.
Sinar matahari yang mengandung panas akan masuk kedalam ruangan melalui
jendela-jendela yang terbuat dari bahan kaca, dimana bahan kaca dibutuhkan agar
ruangan mendapat sinar alami dari sinar matahari yang masuk ke dalam ruangan,
sehingga ruangan tidak membutuhkan penerangan buatan pada siang hari. Untuk
menghindari panas yang masuk secara berlebihan ke dalam ruangan, maka material
kaca yang dipergunakan sebagai penutup jendela perlu kita pelajari sifat-sifat
menghantar panasnya, agar suhu di dalam ruangan menjadi lebih rendah dan
pemakaian AC dapat di kurangi.
PERMASALAHAN
Ada beberapa jenis kaca dan ketebalan kaca yang dapat dipergunakan sebagai
bahan penutup jendela agar sinar matahari dapat masuk ke dalam ruangan, dan
tentunya juga akan membawa panas ke dalam ruangan, maka pada penelitian ini akan
di teliti bagaimana pengaruh beberapa jenis kaca dan ukuran ketebalan kaca terhadap
rambatan panas dari sumber sinar matahari yang masuk ke dalam ruangan melalui
jendela kaca.
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
4
Untuk membatasi lingkup penelitian, maka tulisan ini akan terfokus kepada
dua hal saja yaitu:
1. Mengamati perbedaan suhu di luar dan di dalam ruangan yang memiliki jendela
kaca, dari bahan beberapa jenis kaca yang ada dipasaran yaitu: kaca clear dengan
ketebalan 6 mm, kaca Laminated 6 mm + PVB 0.38 mm, kaca synergy dengan
ketebalan 6 mm, dan penambahan unsur air dengan ketebalan tertentu pada kaca
clear dengan ketebalan 5 mm yaitu: kaca clear tebal 5 mm + air 5 mm + kaca
clear tebal 5 mm, dan serta pada kaca clear dengan ketebalan 3 mm yaitu: kaca
clear tebal 3 mm + air tebal 3 mm + kaca clear tebal 3 mm.
2. Sumber sinar yang dipakai adalah sinar matahari yang langsung mengenai jendela
kaca pada sample berupa maket dari bahan softboard berbentuk rumah.
METODOLOGI
Pada penelitian ini dilakukan pembuatan beberapa sample berupa maket dari
bahan softboard tebal 18 mm, berbentuk miniatur sebuah rumah dengan sebuah
jendela kaca dari bahan beberapa jenis kaca yang berbeda, di mana maket tersebut
memiliki luas ruangan karakterisitik yang relatif sama, dan tanpa ventilasi untuk
mempermudah proses pengamatan.
Maket tersebut diletakan diatas atap bangunan agar terkena sinar matahari
langsung kearah jendela yang menghadap arah timur, dan dilakukan pengambilan
data suhu dengan menggunakan thermometer air raksa setiap jam dalam rentang
waktu mulai dari pukul 09.00 sampai pukul 16.00 selama 40 hari pada tanggal 01
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
5
Maret 2010 sampai dengan tanggal 09 April 2010, di 2 (dua) lokasi yang berbeda
yaitu:
1.
Di sekolah St. Laurensia, Alam Sutera, Tangerang, Banten.
Di sini dilakukan pengambilan data sebanyak 2 (dua) buah sample yang diuji
yaitu maket dengan jendela dari bahan kaca clear 6 mm (maket no. 1) dan kaca
clear tebal 3 mm + air tebal 3 mm + kaca clear tebal 3 mm (maket no. 5).
2.
Di perumahan Taman Surya II, blok D1 no. 26, Cengkareng, Jakarta Barat.
Di sini dilakukan pengambilan data sebanyak 4 (empat) buah sample yang diuji
yaitu maket dengan jendela dari bahan kaca Synergy 6 mm (maket no. 2), kaca
Laminated 6 mm + PVB 0.38 mm (maket no. 3), kaca clear 5 mm + air 5 mm +
kaca clear 5 mm (maket no. 4).
Foto 1. Ukuran maket (dalam cm) dengan model
rumah dari bahan softboard dan memiliki ukuran
lubang jendela yang sama besarnya, ditutup
kaca dari jenis yang berbeda-beda.
Foto 2. Maket dengan model rumah yang
memiliki jendela kaca diletakkan di ruang
terbuka
menghadap
timur,
disinari
sinar
matahari, siap dipakai untuk pengambilan data
suhu yang tertera pada thermometer air raksa
pada setiap jamnya dari pukul 09.00 sampai
pukul 16.00, selama 40 hari.
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
6
LANDASAN TEORI
1. KACA[2]
Kaca merupakan materi bening dan transparan (tembus pandang) yang
biasanya di hasilkan dari campuran silikon atau bahan silikon dioksida (SiO2), yang
secara kimia sama dengan kuarsa. Biasanya dibuat dari pasir. Suhu lelehnya
mencapai 2000o Celsius.
Ada beberapa jenis kaca yang umum digunakan untuk bahan penutup jendela,
diantaranya yaitu:
1. Kaca clear : kaca yang merambatkan hampir seluruh panas dan cahaya ke dalam
ruangan.
2. Kaca laminated: kaca yang dilapisi film gelap (laminated) yang bertujuan untuk
memperlambat rambatan cahaya dan panas yang melewatinya dan mengandung
unsur PVB (Polyvinyl Butyral)[8] yang berfungsi sebagai resin yang bersifat
memperkuat ikatan antar kaca.
3. Kaca synergy: kaca yang bersifat memantulkan cahaya sehingga hanya sebagian
cahaya dan panas yang masuk ke dalam ruangan.
2. AIR[1]
Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua bentuk
kehidupan. Sampai saat ini diketahui air hanya ada di bumi, tetapi tidak terdapat di
planet lain. Air menutupi hampir 71% permukaan bumi, terdapat 1,4 triliun kilometer
kubik (330 juta mil³) tersedia di bumi. Air sebagian besar terdapat di laut (air asin)
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
7
dan pada lapisan-lapisan es (di kutub dan puncak-puncak gunung), akan tetapi juga
dapat hadir sebagai awan, hujan, sungai, muka air tawar, danau, uap air, dan lautan
es. Air dalam obyek-obyek tersebut bergerak mengikuti suatu siklus air, yaitu:
melalui penguapan, hujan, dan aliran air di atas permukaan tanah (runoff, meliputi
mata air, sungai, muara) menuju laut.
Sifat-sifat kimia dan fisika Air:
Air
Informasi dan sifat-sifat
Nama sistematis
air
Nama alternatif
aqua, dihidrogen monoksida,
Hidrogen Hidroksida
Rumus molekul
H2O
Massa molar
18.0153 g/mol
Densitas dan fase
0.998 g/cm³ (cariran pada 20 °C)
0.92 g/cm³ (padatan)
Titik lebur
0 °C (273.15 K) (32 °F)
Titik didih
100 °C (373.15 K) (212 °F)
Kalor jenis
4184 J/(kg·K) (cairan pada 20 °C)
Tabel 1. Informasi dan sifat-sifat air
[1]
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
8
3. KACA + AIR + KACA
Pada percobaan ini dibuat sebuah konstruksi jendela
dari bahan dasar kaca clear dengan ketebalan tertentu yang
dikombinasi dengan air dengan ketebalan tertentu sebagai
peredam panas yang diletakkan ditengah-tengah antara 2
(dua) buah kaca clear tersebut dan di tutup (seal) dengan
sealant agar tidak tumpah dan menguap pada waktu
Gambar 1. Konstruksi jendela:
Kaca + Air + Kaca
terkena panas matahari.
HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
Iklim adalah kondisi rata-rata cuaca dalam waktu yang panjang. Studi tentang
iklim dipelajari dalam meterologi. Iklim di bumi sangat dipengaruhi oleh posisi
matahari terhadap bumi. Beberapa klasifikasi iklim di bumi ini di tentukan oleh letak
geografis seperti iklim tropis, iklim sub tropis dan lain-lain. Tetapi iklim dapat
berubah apabila keseimbangan bumi tidak di jaga.
Perubahan iklim adalah suatu fenomena dimana satu iklim berubah secara
drastis dan mendadak di mana cakupan dari perubahannya sangat luas. Pada
kenyataannya, iklim sulit untuk berubah karena membutuhkan waktu yang lama,
perubahannyapun tidak mungkin secara drastis, dan jangkauan daerahnyapun sangat
luas. Banyak penyebab yang mengakibatkan perubahan iklim, aktifitas manusia yang
menjadi penyebab paling besar, seperti asap pembakaran dari pabrik, kendaraan, dan
pembalakan atau penebangan hutan secara liar. Perubahan iklim mencakup banyak
bagian, salah satunya adalah meningkatnya suhu di pemukaan bumi yang membuat
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
9
lingkungan menjadi tidak stabil. Ketidakstabilan ini nantinya akan membuat cuaca
menjadi tidak bisa diprediksi lagi.
Menurut Intergovermental Panel on Climate Change ( IPCC )[7] temperatur
permukaan panas bumi rata-rata meningkat dari 0,3 derajat Celcius (oC) menjadi 0,6
derajat Celcius (oC) dalam kurun waktu 100 tahun terakhir. Penyebab utama dari
kenaikan suhu ini adalah meningkatnya jumlah gas rumah kaca (seperti gas carbon
dioksida dan gas methane) di atmosfer bumi. Hal ini akan mengakibatkan peristiwa
pemanasan global, jika jumlah emisi gas rumah kaca terus terbentuk diatmosfir maka
diperkirakan pada tahun 2030 temperatur bumi akan mengalami kenaikan 1,5 oC
hingga 4,5 oC.
Perubahan iklim ini terjadi akibat naiknya suhu di permukaan bumi. Naiknya
suhu di bumi ini dipengaruhi oleh dua hal. Yang pertama adalah lapisan ozone yang
semakin menipis sehingga tidak ada yang menghalangi sinar matahari untuk masuk
ke bumi. Rusaknya lapisan ozone disebabkan oleh gas dengan efek rumah kaca, yang
salah satunya adalah gas chlorofluorocarbon (CFC) yang dihasilkan akibat
pemakaian Air Conditioner (AC) untuk menyejukkan ruangan. Yang kedua adalah
terperangkapnya panas matahari yang disebabkan oleh gas dengan efek rumah kaca
tersebut, salah satunya yaitu gas Carbon dioksida (CO2).
Dengan meningkatnya konsentrasi gas CO2 di atmosfer, maka akan semakin
banyak gelombang panas yang dipantulkan dari permukaan bumi diserap oleh
atmosfer. Hal ini akan mengakibatkan suhu permukaan bumi menjadi meningkat.
Berikut adalah beberapa data dan hasil perbandingan suhu rata-rata selama 40
hari antara suhu di luar maket sample dengan suhu di dalam ruangan maket sample
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
10
dengan beberapa jenis kaca yang didapat dari pengamatan yang dilakukan dari pukul
9.00 sampai pukul 16.00 di lokasi sekolah Santa Laurensia, Alam Sutera, Tangerang,
Banten dan di lokasi Taman Surya 2 Blok D1/02, Jakarta Barat:
Hasil pengamatan suhu rata-rata
Lokasi: Sekolah Santa Laurensia, Alam sutera - Tangerang, Banten
dari tanggal 1 Maret 2010 s/d 9 April 2010 (selama 40 Hari)
Jenis Kaca
o
Pukul
Suhu Luar ( C)
1
5
Kaca Clear
(6 mm)
Kaca + Air + Kaca
(3 + 3 + 3 mm)
o
Suhu Ruang ( C)
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
38.53
39.95
37.84
37.36
36.88
35.13
34.47
32.77
o
Suhu Ruang ( C)
38.31
32.68
29.39
29.40
29.41
30.69
27.03
30.27
35.59
30.66
27.95
27.97
28.00
28.56
25.33
28.42
Tabel 2. Hasil pengamatan suhu rata-rata di lokasi sekolah Santa Laurensia, selama 40 hari
Hasil pengamatan suhu rata-rata (oC)
Suhu (oC)
41
39
37
35
33
31
29
27
25
9:00
Pukul
10:00
Suhu Luar (oC)
11:00
12:00
13:00
Kaca Clear (6 mm)
14:00
15:00
16:00
Kaca + Air + Kaca (3 + 3 + 3 mm)
Grafik 1. Perbandingan suhu rata-rata di lokasi sekolah Santa Laurensia, selama 40 hari
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
11
Seperti diuraikan diatas kenaikan suhu rata-rata permukaan bumi jelas terlihat
sebagai akibat dari pemakaian Air Conditioner (AC), efek rumah kaca, dan efek dari
gas CO2, hal ini terlihat pada tabel 2 diatas dengan terjadinya kenaikan suhu di
permukaan bumi yang mengakibatnya suhu udara di luar maket sample menunjukkan
suhu yang tinggi yaitu mencapai 39.95 oC pada lokasi pengamatan di sekolah Santa
Laurensia, bahkan mencapai suhu 43.15 oC pada lokasi pengamatan di perumahan
Taman Surya 2 yang dapat dilihat pada tabel 3 di bawah.
Di sekolah Santa Laurensia cenderung memiliki suhu lingkungan yang
relative lebih rendah dari pada di perumahan Taman Surya 2. Hal ini disebabkan
karena lingkungan sekolah Santa Laurensia yang ditumbuhi banyak pepohonan dan
tanam-tanaman memberikan kesejukan dan cadangan oksigen yang lebih banyak.
Oksigen yang banyak ini membuat suhu di sekolah Santa Laurensia menjadi lebih
rendah daripada di perumahan Taman Surya 2 yang sedikit di ditanami pepohonan
dan tumbuh-tumbuhan.
Temperatur Sinar matahari di lokasi sekolah Santa Laurensia yang terlihat
pada termometer air raksa di dinding luar maket selama 40 hari, menunjukkan angka
rata-rata 38.53 oC pada pukul 09.00, terus meningkat sampai menunjukkan suhu
39.95 oC pada pukul 10.00 dan selanjutnya menurun sampai suhu 32.77 oC pada
pukul 16.00, artinya suhu puncak yang diterima dinding luar maket adalah pada pukul
10.00, hal ini disebabkan karena adanya overstek pada atap maket yang menyebabkan
jendela dan dinding dimana thermometer berada terlindung pada saat sinar matahari
pukul 12.00.
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
12
Pada maket no. 1, yaitu jendela dengan kaca clear , suhu tertinggi adalah 38.31
o
C pada saat pukul 10.00, kemudian menurun sampai pukul 13.00 dan meningkat
kembali pada pukul 14.00 dan pukul 16.00. Sinar matahari yang masuk tidak hanya
mengandung cahaya tetapi juga panas. Karena banyak sinar matahari yang masuk,
maka suhu di dalam ruangan menjadi lebih panas. Cahaya matahari masuk begitu
saja, tanpa adanya sesuatu yang menghambat laju perambatannya kecuali kaca clear
itu sendiri dengan ketebalan 6 mm.
Demikian juga yang terjadi pada maket no.5 (kaca 3 mm + Air 3 mm + kaca 3
mm) dengan ketinggian suhu yang berbeda. Hal ini disebabkan karena perambatan
sinar matahari tidak terlalu cepat masuk kedalam ruangan, panas yang masuk di
tahan rambatannya oleh air setebal 3 mm, dengan demikian suhu di dalam ruangan
akan lebih rendah dibandingkan suhu di luar ruangan.
Hasil pengamatan suhu rata-rata
Lokasi: Perumahan Taman Surya 2 Blok D1/02, Jakarta Barat
dari tanggal 1 Maret 2010 s/d 9 April 2010 (selama 40 Hari)
Jenis Kaca
Pukul
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
Suhu Luar (oC)
42.19
43.15
40.82
38.83
41.37
40.95
39.95
39.26
2
3
4
Kaca Synergy
(6 mm)
Kaca Laminated
(6 mm)
Kaca + Air + Kaca
(5 + 5 + 5 mm)
Suhu Ruang ( oC)
Suhu Ruang ( oC)
42.38
42.81
43.34
41.74
45.30
45.12
44.65
44.05
43.28
43.10
42.66
41.26
44.57
44.57
43.83
43.08
Suhu Air ( oC)
Suhu Ruang ( oC)
39.83
41.63
41.44
39.39
42.24
42.07
41.70
40.84
40.47
41.19
41.56
39.89
42.57
42.67
42.33
41.42
Tabel 3. Hasil pengamatan suhu rata-rata di lokasi perumahan Taman Surya 2, selama 40 hari
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
13
Hasil pengamatan suhu rata-rata (oC)
Suhu (oC)
46
45
44
43
42
41
40
39
38
Pukul
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
Suhu Luar (oC)
Kaca Synergy (6 mm)
Kaca + Air + Kaca (5 + 5 + 5 mm)
Kaca Laminated (6 mm)
16:00
Suhu Air (oC)
Grafik 2. Perbandingan suhu rata-rata di lokasi perumahan Taman Surya 2 blok D1/02, selama 40 hari
Temperatur Sinar matahari di lokasi perumahan Taman Surya 2, yang terlihat
pada termometer air raksa di dinding luar maket selama 40 hari, menunjukkan angka
rata-rata 42.19 oC pada pukul 09.00, terus meningkat sampai menunjukkan suhu
43.15 oC pada pukul 10.00 dan selanjutnya menurun sampai suhu 38.83 oC pada
pukul 12.00, dan meningkat kembali ke suhu 41.37 oC pada pukul 13.00, akhirnya
menurun menjadi suhu 39.26 oC pada pukul 16.00, artinya suhu puncak yang diterima
dinding luar maket adalah pada pukul 10.00, sama hal ini seperti pada lokasi
pengamatan sebelumnya.
Pada maket no. 2 (kaca synergy 6 mm) dan maket no 3 (kaca laminated 6
mm), suhu tertinggi terlihat pada pukul 13.00, bahkan suhu didalam ruangan maket
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
14
terlihat lebih besar daripada suhu di luar ruangan sejak pukul 09.00, hal ini
menunjukkan bahwa adanya panas yang masuk kedalam ruangan dan tertahan di
dalam ruangan dan sulit untuk merambat keluar dari jendela kaca. Pemakaian kaca
synergy yang mempunyai sifat memantulkan panas yang akan masuk ke dalam
ruangan, tetapi cahaya yang masuk memiliki persentase panas yang lebih besar dari
pada panas yang mampu dipantulkan, dan panas yang sudah berada di dalam ruangan
akan sulit untuk keluar lagi, yang akhirnya membuat suhu di dalam ruangan menjadi
lebih tinggi.
Demikian juga halnya dengan pemakaian PVB ( Polyvinyl Butyral) pada kaca
laminated menyebabkan panas yang ikut masuk bersama cahaya matahari ke dalam
ruangan terhambat untuk keluar, maka panas akan terperangkap di dalam ruangan
yang pada akhirnya mengakibatkan suhu di dalam ruangan menjadi lebih tinggi
daripada suhu di luar ruangan.
Sedangkan pada maket no. 4 (Kaca 5 mm + Air 5 mm + kaca 5 mm)
menunjukan suhu pada pukul 09.00 relatif lebih rendah yaitu 40.47 daripada suhu di
luar maket yaitu 42.19 oC, hal ini juga terlihat adanya air yang menahan rambatan
panas sinar matahari masuk ke dalam ruangan, terlihat pada suhu air yang
menunjukkan angka 39.83 oC. Suhu tertinggi terjadi pada pukul 14.00 yaitu 42.67 oC,
suhu ini lebih tinggi daripada suhu di luar yang menunjukkan angka 40.95 oC, hal ini
menunjukkan bahwa rambatan panas dari luar pada jam-jam sebelumnya baru
merambat masuk ke dalam ruangan dan panas terkumpul di dalam ruangan maket,
karena pada maket tidak memiliki ventilasi.
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
15
Berikut adalah grafik yang menunjukkan selisih suhu ( t oC) antara suhu di
dalam ruangan dari beberapa jenis kaca yang diamati dibandingan dengan suhu luar
ruangan pada masing-masing lokasi pengamatan:
Perbedaan suhu rata-rata ruang
dengan suhu luar (oC)
o
Suhu (t C)
6
4
2
0 (1.72)
9:00
Pukul
-2
-4 (2.93)
10:00
0.74
11:00
1.07
12:00
1.20
13:00
1.71
14:00
2.38
2.16
15:00
16:00
(1.96)
(4.35)
-6
-8
-10
(6.56)
(9.29)
(9.89)
(9.39)
(8.88)
(9.13)
-12
Kaca + Air + Kaca (3 + 3 + 3 mm)
Kaca Clear (6 mm)
Kaca + Air + Kaca (5 + 5 + 5 mm)
Kaca Synergy (6 mm)
Kaca Laminated (6 mm)
Grafik 3. Perbandingan perbedaan suhu rata-rata ruangan dengan suhu luar
Dari grafik diatas terlihat bahwa jendela dengan konstruksi kaca + air + kaca
mampu menurunkan suhu lebih rendah dibandingkan dengan jenis kaca lainnya baik
di lokasi pengamatan sekolah Santa Laurensia maupun di lokasi pengamatan
perumahan Taman Surya 2, hal ini disebabkan karena sifat air yang sejuk dan dingin,
sehingga mampu menyerap panas sinar matahari yang masuk ke dalam ruangan.
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
16
Sedangkan kaca synergy dan kaca laminated bersifatnya memantulkan,
sehingga sebagian panas di pantulkan dan sebagian lagi terserap masuk kedalam
ruangan, demikian juga halnya panas yang berada di dalam ruangan sulit untuk keluar
melalui jendela kaca, sehingga di dalam ruangan menjadi lebih lama menyimpan
panas.
Berikut adalah perbandingan suhu luar di lokasi sekolah Santa Laurensia
dengan lokasi perumahan Taman Surya 2, dan perbedaan suhu diantara kedua lokasi
tersebut.
Selisih suhu luar antara Lokasi Sekolah Santa
Laurensia dengan perumahan Taman Surya 2 (t oC)
Suhu (oC)
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
3.66
3.21
2.98
4.49
5.83
5.48
6.49
15:00
16:00
1.46
0
Pukul
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
Lokasi perumahan Taman Surya 2
Lokasi sekolah Santa Laurensia
Selisih suhu antara kedua lokasi pengamatan
Grafik 4. Selisih suhu luar antara lokasi pengamatan sekolah Santa Laurensia dengan perumahan
Taman Surya 2
Terlihat bahwa lokasi yang berbeda juga menunjukkan suhu luar yang
berbeda dengan perbedaan suhu yang cukup tinggi yaitu antara 1.46 oC pada pukul
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
17
12.00 sampai dengan 6.49 oC pada pukul 16.00, hal ini juga disebabkan karena
kondisi pepohonan yang ada disekitar lokasi pengamatan yang tentunya juga
mempengaruhi rambatan panas yang masuk ke dalam jendela kaca pada maket
sample.
Berikut adalah perbandingan selisih suhu antara selisih suhu jendela kaca +
air + kaca dengan suhu luar, yang dibandingkan dengan selisih suhu jendela kaca
lainnya dengan suhu luar, untuk mengetahui berapa selisih suhu paling rendah dan
paling tinggi pada waktu tertentu. Sehingga dapat diketahui pada pukul berapa
jendela kaca + air + kaca dapat menurunkan suhu ruangan terhadap suhu luar
berfungsi secara optimal dan minimal menahan panas dari sinar matahari
dibandingkan dengan jendela dengan jenis kaca lainnya.
Perbandingan selisih suhu antara beberapa
jenis kaca (t oC)
o
Suhu (t C)
3
2.74
2.82
2.63
2.45
2.72
2.33
2.03
2
2.00
1.92
1.78
2.13
1.85
1.70
1.90
1.90
1.45
1.43
1.85
1.66
1.62
1.50
1.41
1.10
1
Pukul
1.37
9:00
10:00
11:00
12:00
Kaca+Air+Kaca 3mm >< Kaca Clear
13:00
14:00
15:00
16:00
Kaca+Air+Kaca 5mm >< Kaca Synergy
Kaca+Air+Kaca 5mm >< Kaca Laminated
Grafik 5. Perbandingan selisih suhu antara beberapa jenis kaca
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
18
Dari grafik diatas terlihat bahwa selisih suhu ( t) antara kaca 3 mm + Air 3
mm + Air 3 mm dibandingkan dengan kaca clear 6 mm berkisar antara 1.41 oC pada
pukul 13.00 sampai dengan 2.72 oC pada pukul 09.00, sedangkan selisih suhu ( t)
antara kaca 5 mm + Air 5 mm + Air 5 mm dibandingkan dengan kaca synergy 6 mm
berkisar antara 1.62 oC pada pukul 10.00 sampai dengan 2.74 oC pada pukul 16.00,
dan selisih suhu ( t) antara kaca 5 mm + Air 5 mm + Air 5 mm dibandingkan
dengan kaca laminated 6 mm berkisar antara 1.10 oC pada pukul 11.00 sampai
dengan 2.82 oC pada pukul 09.00.
KESIMPULAN.
Untuk mengurangi masuknya panas dari sinar matahari ke dalam ruangan
melalui jendela kaca, perlu diperhatikan bahan kaca yang dipakai agar pemakaian air
conditioner dapat dikurangi derajat kedinginannya, sehingga pemakaian daya listrik
dan dampak yang diakibatkan dari pemakaian Chlorofluorocarbon dapat dikurangi.
Ada banyak jenis kaca yang dipasaran dengan segala kelebihannya, tetapi
perlu diperhatikan persyaratan yang dibutuhkan untuk mengoptimalkan kelebihannya
dan dipergunakan pada tempatnya sesuai dengan kebutuhan dan fungsinya.
Pemakaian unsur air ditengah-tengah kaca, dapat dipertimbangkan sebagai
bahan konstruksi kaca jendela, karena terbukti cukup effektif dalam mengurangi
panas dari sinar matahari yang masuk ke dalam ruangan dibandingkan dengan jenis
kaca lainnya, sehingga suhu di dalam ruangan menjadi lebih rendah daripada suhu di
luar ruangan pada waktu yang sama yaitu sebesar minus - 2.93 oC pada pukul 09.00
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
19
sampai dengan minus - 9.89 oC pada pukul 11.00 di lokasi sekolah Santa Laurensia
dan sebesar minus -1.72 oC pada pukul 10.00 sampai dengan minus -1.96 oC pada
pukul 16.00 di lokasi perumahan Taman Surya 2.
Penghijauan dan pepohonan yang ditanam di daerah sekitar model sample
juga sangat mempengaruhi suhu di luar maket yang akan berpengaruh terhadap
rambatan panas dari sinar matahari yang masuk ke dalam ruangan melalui jendela
kaca, yaitu perbedaan suhu berkisar antara 1.46 oC pada pukul 12.00 sampai dengan
6.49 oC pada pukul 16.00, dengan suhu maksimal terjadi pada pukul 10.00 yaitu
sebesar 39.95 oC di lokasi sekolah Santa Laurensia dan sebesar 43.15 oC di lokasi
perumahan Taman Surya 2.
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
20
DAFTAR PUSTAKA
[1] Air. 6 Maret 2010
[2] Beberapa Fakta Seputar Kaca. 30 Agustus 2010 http://www.chem-istry.org/artikel_kimia/kimia_anorganik/beberapa_fakta_seputar_kaca/
[3] Convective Heat Transfer. 6 Oktober 2010
[4] Heat Conduction. 6 Oktober 2010
[5] Hiong Li, Him, (2000), Earth Our Home. Ed. Yee Sze Onn. Times Centre:
Marshall Cavendish Education
[6] Overall Heat Transfer Coefficient. 6 Oktober 2010
[7] Pemanasan Global. 6 Maret 2010
[8] Polyvinyl Butyral. 23 Mei 2010
[9] Thermal Conductivity. 6 Oktober 2010
[10] Thermal Radiation. 6 Oktober 2010
[11] Walker J.S., (2007), Physics, Third Edition, Pearson Education Inc., New Jersey
[12] Wolfson R., Pasachoff J.M., (1995), Physics with Modern Physics for Scientist
and Engineers, Second Edition, HarperCollins College Publishers, New York
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
21
TERTENTU TERHADAP RAMBATAN PANAS DARI SINAR
MATAHARI KE DALAM RUANGAN.
Fermanto Lianto
Dosen Tidak Tetap Jurusan Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara.
Email: fermantolianto@yahoo.com
Abstract
The Earth's surface Temperatures is increasing from year to year. Many things can
cause a temperature rise in the earth, like the sun rising temperatures, global warming
process, and the destruction of the ozone layer. There are several things that can cause
damage to the ozone layer, one of which is gas CFC (Chlorofluorocarbons) resulting from
the use of Air Conditioner (AC) to lower the temperature in the room.
As we know the use of glass windows in the room, besides entering sunlight, is also
one of the causes influx of heat from the sun, so the type, thickness and construction of a
glass window that is used will greatly affect the temperature in the room that lead to
efficiency in the use of air conditioning.
There are several types of glass with different thickness can be used for the window
are: clear glass, rayben glass, synergy glass, and others. There is also some material that
can reduce the propagation of heat combined with glass as: a plastic film and glass will
become a Laminated Glass Film, a glass and water will become a Glass-Water-Glass, etc.
This observation and research will compare several types of glass, and see the effect
on propagation of heat from the sun into the room.
Keywords: Clear Glass, Synergy Glass, Laminated Glass Film, Chlorofluorocarbons
Abstrak
Suhu di permukaan bumi semakin bertambah panas dari tahun ke tahun. Banyak hal
yang dapat menyebabkan suhu di bumi meningkat, seperti meningkatnya suhu sinar
matahari, proses pemanasan global, dan rusaknya lapisan ozone. Ada beberapa hal yang
dapat menyebabkan rusaknya lapisan ozone ini, salah satunya adalah gas CFC
(Chlorofluorocarbon) yang dihasilkan akibat penggunaan Air Conditioner (AC) untuk
menurunkan suhu di dalam ruangan.
Seperti kita ketahui pemakaian jendela kaca pada ruangan, selain memasukan sinar
matahari, juga merupakan salah satu penyebab masuknya panas dari sinar matahari,
sehingga jenis, ketebalan dan konstruksi jendela kaca yang dipergunakan akan sangat
berpengaruh terhadap suhu di dalam ruangan yang mengakibatkan efisiensi dalam
penggunaan AC.
Ada beberapa jenis kaca dengan berbagai ketebalan dapat dipergunakan untuk
jendela diantaranya: kaca polos/clear, kaca rayben, kaca synergy, dan lain-lain. Ada juga
beberapa material yang dapat mengurangi rambatan panas digabungkan dengan kaca
seperti: plastik film dan kaca menjadi Kaca Laminated Film, air dan kaca menjadi Kaca-AirKaca, dan sebagainya.
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
1
Pada pengamatan dan penelitian ini akan membandingkan beberapa jenis kaca
diatas, dan melihat pengaruhnya terhadap rambatan panas dari sinar matahari ke dalam
ruangan.
Kata Kunci: Kaca Clear, Kaca Synergy, Kaca Laminated Film, Chlorofluorocarbon
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
2
PENDAHULUAN
Suhu di permukaan bumi semakin bertambah dari tahun ke tahun. Banyak hal
yang dapat menyebabkan suhu di bumi meningkat, seperti meningkatnya suhu sinar
matahari, proses pemanasan global[8], dan rusaknyalapisan ozone, sehingga
meningkatkan jumlah sinar matahari yang masuk ke permukaan bumi. Lapisan ozone
adalah salah satu lapisan yang ada di atmosfer bumi. Lapisan ini berguna untuk
melindungi bumi dari radiasi sinar matahari secara langsung. Bila lapisan ozone
rusak, jumlah sinar matahari yang masuk ke dalam bumi akan meningkat dan
akhirnya menaikan suhu di bumi.
Ada beberapa hal yang dapat menyebabkan rusaknya lapisan ozone ini, salah
satunya adalah gas CFC (Chlorofluorocarbon) yang dihasilkan akibat penggunaan
Air Conditioner (AC) untuk menurunkan suhu di dalam ruangan sehingga suhu udara
menjadi
lebih
sejuk.
Namun
pemakaian
AC
menghasilkan
gas
CFC
(Chlorofluorocarbon) sebagai hasil pembuangannya. Gas yang berasal dari freon ini
akan terbang menuju ionosfer , tempat lapisan ozone berada. Dengan adanya sinar
matahari, CFC akan bereaksi dengan ozone (O3). CFC tersebut akan mengurai O3
menjadi molekul O2 (Oxygen molecule) dan atom O (Oxygen atom). Kedua produk
dari reaksi kimia ini tidak memiliki sifat dari ozone, yaitu mengurangi sinar matahari
yang masuk ke dalam bumi. Karena jumlah O3 yang banyak berkurang, maka sinar
matahari yang masuk ke dalam bumi akan semakin banyak pula. Akhirnya, suhu di
bumipun akan semakin tinggi seiring dengan semakin banyaknya ozone yang rusak.
Dengan semakin tingginya suhu di permukaan bumi, maka secara tidak langsung
penggunaan AC di bumi juga akan semakin banyak, seperti lingkaran proses sebab
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
3
akibat yang saling mempengaruhi terus menerus. Hal ini tentu saja akan menambah
emisi gas CFC ke udara. Disamping itu, semakin panasnya suhu di permukaan bumi
juga akan menyebabkan es di kutub utara dan kutub selatan bumi yang akan mencair,
yang akan berakibat menaikan tinggi permukaan air laut di seluruh bumi, sehingga
dapat mengancam kelangsungan hidup umat manusia.
Sinar matahari yang mengandung panas akan masuk kedalam ruangan melalui
jendela-jendela yang terbuat dari bahan kaca, dimana bahan kaca dibutuhkan agar
ruangan mendapat sinar alami dari sinar matahari yang masuk ke dalam ruangan,
sehingga ruangan tidak membutuhkan penerangan buatan pada siang hari. Untuk
menghindari panas yang masuk secara berlebihan ke dalam ruangan, maka material
kaca yang dipergunakan sebagai penutup jendela perlu kita pelajari sifat-sifat
menghantar panasnya, agar suhu di dalam ruangan menjadi lebih rendah dan
pemakaian AC dapat di kurangi.
PERMASALAHAN
Ada beberapa jenis kaca dan ketebalan kaca yang dapat dipergunakan sebagai
bahan penutup jendela agar sinar matahari dapat masuk ke dalam ruangan, dan
tentunya juga akan membawa panas ke dalam ruangan, maka pada penelitian ini akan
di teliti bagaimana pengaruh beberapa jenis kaca dan ukuran ketebalan kaca terhadap
rambatan panas dari sumber sinar matahari yang masuk ke dalam ruangan melalui
jendela kaca.
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
4
Untuk membatasi lingkup penelitian, maka tulisan ini akan terfokus kepada
dua hal saja yaitu:
1. Mengamati perbedaan suhu di luar dan di dalam ruangan yang memiliki jendela
kaca, dari bahan beberapa jenis kaca yang ada dipasaran yaitu: kaca clear dengan
ketebalan 6 mm, kaca Laminated 6 mm + PVB 0.38 mm, kaca synergy dengan
ketebalan 6 mm, dan penambahan unsur air dengan ketebalan tertentu pada kaca
clear dengan ketebalan 5 mm yaitu: kaca clear tebal 5 mm + air 5 mm + kaca
clear tebal 5 mm, dan serta pada kaca clear dengan ketebalan 3 mm yaitu: kaca
clear tebal 3 mm + air tebal 3 mm + kaca clear tebal 3 mm.
2. Sumber sinar yang dipakai adalah sinar matahari yang langsung mengenai jendela
kaca pada sample berupa maket dari bahan softboard berbentuk rumah.
METODOLOGI
Pada penelitian ini dilakukan pembuatan beberapa sample berupa maket dari
bahan softboard tebal 18 mm, berbentuk miniatur sebuah rumah dengan sebuah
jendela kaca dari bahan beberapa jenis kaca yang berbeda, di mana maket tersebut
memiliki luas ruangan karakterisitik yang relatif sama, dan tanpa ventilasi untuk
mempermudah proses pengamatan.
Maket tersebut diletakan diatas atap bangunan agar terkena sinar matahari
langsung kearah jendela yang menghadap arah timur, dan dilakukan pengambilan
data suhu dengan menggunakan thermometer air raksa setiap jam dalam rentang
waktu mulai dari pukul 09.00 sampai pukul 16.00 selama 40 hari pada tanggal 01
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
5
Maret 2010 sampai dengan tanggal 09 April 2010, di 2 (dua) lokasi yang berbeda
yaitu:
1.
Di sekolah St. Laurensia, Alam Sutera, Tangerang, Banten.
Di sini dilakukan pengambilan data sebanyak 2 (dua) buah sample yang diuji
yaitu maket dengan jendela dari bahan kaca clear 6 mm (maket no. 1) dan kaca
clear tebal 3 mm + air tebal 3 mm + kaca clear tebal 3 mm (maket no. 5).
2.
Di perumahan Taman Surya II, blok D1 no. 26, Cengkareng, Jakarta Barat.
Di sini dilakukan pengambilan data sebanyak 4 (empat) buah sample yang diuji
yaitu maket dengan jendela dari bahan kaca Synergy 6 mm (maket no. 2), kaca
Laminated 6 mm + PVB 0.38 mm (maket no. 3), kaca clear 5 mm + air 5 mm +
kaca clear 5 mm (maket no. 4).
Foto 1. Ukuran maket (dalam cm) dengan model
rumah dari bahan softboard dan memiliki ukuran
lubang jendela yang sama besarnya, ditutup
kaca dari jenis yang berbeda-beda.
Foto 2. Maket dengan model rumah yang
memiliki jendela kaca diletakkan di ruang
terbuka
menghadap
timur,
disinari
sinar
matahari, siap dipakai untuk pengambilan data
suhu yang tertera pada thermometer air raksa
pada setiap jamnya dari pukul 09.00 sampai
pukul 16.00, selama 40 hari.
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
6
LANDASAN TEORI
1. KACA[2]
Kaca merupakan materi bening dan transparan (tembus pandang) yang
biasanya di hasilkan dari campuran silikon atau bahan silikon dioksida (SiO2), yang
secara kimia sama dengan kuarsa. Biasanya dibuat dari pasir. Suhu lelehnya
mencapai 2000o Celsius.
Ada beberapa jenis kaca yang umum digunakan untuk bahan penutup jendela,
diantaranya yaitu:
1. Kaca clear : kaca yang merambatkan hampir seluruh panas dan cahaya ke dalam
ruangan.
2. Kaca laminated: kaca yang dilapisi film gelap (laminated) yang bertujuan untuk
memperlambat rambatan cahaya dan panas yang melewatinya dan mengandung
unsur PVB (Polyvinyl Butyral)[8] yang berfungsi sebagai resin yang bersifat
memperkuat ikatan antar kaca.
3. Kaca synergy: kaca yang bersifat memantulkan cahaya sehingga hanya sebagian
cahaya dan panas yang masuk ke dalam ruangan.
2. AIR[1]
Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua bentuk
kehidupan. Sampai saat ini diketahui air hanya ada di bumi, tetapi tidak terdapat di
planet lain. Air menutupi hampir 71% permukaan bumi, terdapat 1,4 triliun kilometer
kubik (330 juta mil³) tersedia di bumi. Air sebagian besar terdapat di laut (air asin)
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
7
dan pada lapisan-lapisan es (di kutub dan puncak-puncak gunung), akan tetapi juga
dapat hadir sebagai awan, hujan, sungai, muka air tawar, danau, uap air, dan lautan
es. Air dalam obyek-obyek tersebut bergerak mengikuti suatu siklus air, yaitu:
melalui penguapan, hujan, dan aliran air di atas permukaan tanah (runoff, meliputi
mata air, sungai, muara) menuju laut.
Sifat-sifat kimia dan fisika Air:
Air
Informasi dan sifat-sifat
Nama sistematis
air
Nama alternatif
aqua, dihidrogen monoksida,
Hidrogen Hidroksida
Rumus molekul
H2O
Massa molar
18.0153 g/mol
Densitas dan fase
0.998 g/cm³ (cariran pada 20 °C)
0.92 g/cm³ (padatan)
Titik lebur
0 °C (273.15 K) (32 °F)
Titik didih
100 °C (373.15 K) (212 °F)
Kalor jenis
4184 J/(kg·K) (cairan pada 20 °C)
Tabel 1. Informasi dan sifat-sifat air
[1]
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
8
3. KACA + AIR + KACA
Pada percobaan ini dibuat sebuah konstruksi jendela
dari bahan dasar kaca clear dengan ketebalan tertentu yang
dikombinasi dengan air dengan ketebalan tertentu sebagai
peredam panas yang diletakkan ditengah-tengah antara 2
(dua) buah kaca clear tersebut dan di tutup (seal) dengan
sealant agar tidak tumpah dan menguap pada waktu
Gambar 1. Konstruksi jendela:
Kaca + Air + Kaca
terkena panas matahari.
HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
Iklim adalah kondisi rata-rata cuaca dalam waktu yang panjang. Studi tentang
iklim dipelajari dalam meterologi. Iklim di bumi sangat dipengaruhi oleh posisi
matahari terhadap bumi. Beberapa klasifikasi iklim di bumi ini di tentukan oleh letak
geografis seperti iklim tropis, iklim sub tropis dan lain-lain. Tetapi iklim dapat
berubah apabila keseimbangan bumi tidak di jaga.
Perubahan iklim adalah suatu fenomena dimana satu iklim berubah secara
drastis dan mendadak di mana cakupan dari perubahannya sangat luas. Pada
kenyataannya, iklim sulit untuk berubah karena membutuhkan waktu yang lama,
perubahannyapun tidak mungkin secara drastis, dan jangkauan daerahnyapun sangat
luas. Banyak penyebab yang mengakibatkan perubahan iklim, aktifitas manusia yang
menjadi penyebab paling besar, seperti asap pembakaran dari pabrik, kendaraan, dan
pembalakan atau penebangan hutan secara liar. Perubahan iklim mencakup banyak
bagian, salah satunya adalah meningkatnya suhu di pemukaan bumi yang membuat
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
9
lingkungan menjadi tidak stabil. Ketidakstabilan ini nantinya akan membuat cuaca
menjadi tidak bisa diprediksi lagi.
Menurut Intergovermental Panel on Climate Change ( IPCC )[7] temperatur
permukaan panas bumi rata-rata meningkat dari 0,3 derajat Celcius (oC) menjadi 0,6
derajat Celcius (oC) dalam kurun waktu 100 tahun terakhir. Penyebab utama dari
kenaikan suhu ini adalah meningkatnya jumlah gas rumah kaca (seperti gas carbon
dioksida dan gas methane) di atmosfer bumi. Hal ini akan mengakibatkan peristiwa
pemanasan global, jika jumlah emisi gas rumah kaca terus terbentuk diatmosfir maka
diperkirakan pada tahun 2030 temperatur bumi akan mengalami kenaikan 1,5 oC
hingga 4,5 oC.
Perubahan iklim ini terjadi akibat naiknya suhu di permukaan bumi. Naiknya
suhu di bumi ini dipengaruhi oleh dua hal. Yang pertama adalah lapisan ozone yang
semakin menipis sehingga tidak ada yang menghalangi sinar matahari untuk masuk
ke bumi. Rusaknya lapisan ozone disebabkan oleh gas dengan efek rumah kaca, yang
salah satunya adalah gas chlorofluorocarbon (CFC) yang dihasilkan akibat
pemakaian Air Conditioner (AC) untuk menyejukkan ruangan. Yang kedua adalah
terperangkapnya panas matahari yang disebabkan oleh gas dengan efek rumah kaca
tersebut, salah satunya yaitu gas Carbon dioksida (CO2).
Dengan meningkatnya konsentrasi gas CO2 di atmosfer, maka akan semakin
banyak gelombang panas yang dipantulkan dari permukaan bumi diserap oleh
atmosfer. Hal ini akan mengakibatkan suhu permukaan bumi menjadi meningkat.
Berikut adalah beberapa data dan hasil perbandingan suhu rata-rata selama 40
hari antara suhu di luar maket sample dengan suhu di dalam ruangan maket sample
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
10
dengan beberapa jenis kaca yang didapat dari pengamatan yang dilakukan dari pukul
9.00 sampai pukul 16.00 di lokasi sekolah Santa Laurensia, Alam Sutera, Tangerang,
Banten dan di lokasi Taman Surya 2 Blok D1/02, Jakarta Barat:
Hasil pengamatan suhu rata-rata
Lokasi: Sekolah Santa Laurensia, Alam sutera - Tangerang, Banten
dari tanggal 1 Maret 2010 s/d 9 April 2010 (selama 40 Hari)
Jenis Kaca
o
Pukul
Suhu Luar ( C)
1
5
Kaca Clear
(6 mm)
Kaca + Air + Kaca
(3 + 3 + 3 mm)
o
Suhu Ruang ( C)
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
38.53
39.95
37.84
37.36
36.88
35.13
34.47
32.77
o
Suhu Ruang ( C)
38.31
32.68
29.39
29.40
29.41
30.69
27.03
30.27
35.59
30.66
27.95
27.97
28.00
28.56
25.33
28.42
Tabel 2. Hasil pengamatan suhu rata-rata di lokasi sekolah Santa Laurensia, selama 40 hari
Hasil pengamatan suhu rata-rata (oC)
Suhu (oC)
41
39
37
35
33
31
29
27
25
9:00
Pukul
10:00
Suhu Luar (oC)
11:00
12:00
13:00
Kaca Clear (6 mm)
14:00
15:00
16:00
Kaca + Air + Kaca (3 + 3 + 3 mm)
Grafik 1. Perbandingan suhu rata-rata di lokasi sekolah Santa Laurensia, selama 40 hari
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
11
Seperti diuraikan diatas kenaikan suhu rata-rata permukaan bumi jelas terlihat
sebagai akibat dari pemakaian Air Conditioner (AC), efek rumah kaca, dan efek dari
gas CO2, hal ini terlihat pada tabel 2 diatas dengan terjadinya kenaikan suhu di
permukaan bumi yang mengakibatnya suhu udara di luar maket sample menunjukkan
suhu yang tinggi yaitu mencapai 39.95 oC pada lokasi pengamatan di sekolah Santa
Laurensia, bahkan mencapai suhu 43.15 oC pada lokasi pengamatan di perumahan
Taman Surya 2 yang dapat dilihat pada tabel 3 di bawah.
Di sekolah Santa Laurensia cenderung memiliki suhu lingkungan yang
relative lebih rendah dari pada di perumahan Taman Surya 2. Hal ini disebabkan
karena lingkungan sekolah Santa Laurensia yang ditumbuhi banyak pepohonan dan
tanam-tanaman memberikan kesejukan dan cadangan oksigen yang lebih banyak.
Oksigen yang banyak ini membuat suhu di sekolah Santa Laurensia menjadi lebih
rendah daripada di perumahan Taman Surya 2 yang sedikit di ditanami pepohonan
dan tumbuh-tumbuhan.
Temperatur Sinar matahari di lokasi sekolah Santa Laurensia yang terlihat
pada termometer air raksa di dinding luar maket selama 40 hari, menunjukkan angka
rata-rata 38.53 oC pada pukul 09.00, terus meningkat sampai menunjukkan suhu
39.95 oC pada pukul 10.00 dan selanjutnya menurun sampai suhu 32.77 oC pada
pukul 16.00, artinya suhu puncak yang diterima dinding luar maket adalah pada pukul
10.00, hal ini disebabkan karena adanya overstek pada atap maket yang menyebabkan
jendela dan dinding dimana thermometer berada terlindung pada saat sinar matahari
pukul 12.00.
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
12
Pada maket no. 1, yaitu jendela dengan kaca clear , suhu tertinggi adalah 38.31
o
C pada saat pukul 10.00, kemudian menurun sampai pukul 13.00 dan meningkat
kembali pada pukul 14.00 dan pukul 16.00. Sinar matahari yang masuk tidak hanya
mengandung cahaya tetapi juga panas. Karena banyak sinar matahari yang masuk,
maka suhu di dalam ruangan menjadi lebih panas. Cahaya matahari masuk begitu
saja, tanpa adanya sesuatu yang menghambat laju perambatannya kecuali kaca clear
itu sendiri dengan ketebalan 6 mm.
Demikian juga yang terjadi pada maket no.5 (kaca 3 mm + Air 3 mm + kaca 3
mm) dengan ketinggian suhu yang berbeda. Hal ini disebabkan karena perambatan
sinar matahari tidak terlalu cepat masuk kedalam ruangan, panas yang masuk di
tahan rambatannya oleh air setebal 3 mm, dengan demikian suhu di dalam ruangan
akan lebih rendah dibandingkan suhu di luar ruangan.
Hasil pengamatan suhu rata-rata
Lokasi: Perumahan Taman Surya 2 Blok D1/02, Jakarta Barat
dari tanggal 1 Maret 2010 s/d 9 April 2010 (selama 40 Hari)
Jenis Kaca
Pukul
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
Suhu Luar (oC)
42.19
43.15
40.82
38.83
41.37
40.95
39.95
39.26
2
3
4
Kaca Synergy
(6 mm)
Kaca Laminated
(6 mm)
Kaca + Air + Kaca
(5 + 5 + 5 mm)
Suhu Ruang ( oC)
Suhu Ruang ( oC)
42.38
42.81
43.34
41.74
45.30
45.12
44.65
44.05
43.28
43.10
42.66
41.26
44.57
44.57
43.83
43.08
Suhu Air ( oC)
Suhu Ruang ( oC)
39.83
41.63
41.44
39.39
42.24
42.07
41.70
40.84
40.47
41.19
41.56
39.89
42.57
42.67
42.33
41.42
Tabel 3. Hasil pengamatan suhu rata-rata di lokasi perumahan Taman Surya 2, selama 40 hari
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
13
Hasil pengamatan suhu rata-rata (oC)
Suhu (oC)
46
45
44
43
42
41
40
39
38
Pukul
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
Suhu Luar (oC)
Kaca Synergy (6 mm)
Kaca + Air + Kaca (5 + 5 + 5 mm)
Kaca Laminated (6 mm)
16:00
Suhu Air (oC)
Grafik 2. Perbandingan suhu rata-rata di lokasi perumahan Taman Surya 2 blok D1/02, selama 40 hari
Temperatur Sinar matahari di lokasi perumahan Taman Surya 2, yang terlihat
pada termometer air raksa di dinding luar maket selama 40 hari, menunjukkan angka
rata-rata 42.19 oC pada pukul 09.00, terus meningkat sampai menunjukkan suhu
43.15 oC pada pukul 10.00 dan selanjutnya menurun sampai suhu 38.83 oC pada
pukul 12.00, dan meningkat kembali ke suhu 41.37 oC pada pukul 13.00, akhirnya
menurun menjadi suhu 39.26 oC pada pukul 16.00, artinya suhu puncak yang diterima
dinding luar maket adalah pada pukul 10.00, sama hal ini seperti pada lokasi
pengamatan sebelumnya.
Pada maket no. 2 (kaca synergy 6 mm) dan maket no 3 (kaca laminated 6
mm), suhu tertinggi terlihat pada pukul 13.00, bahkan suhu didalam ruangan maket
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
14
terlihat lebih besar daripada suhu di luar ruangan sejak pukul 09.00, hal ini
menunjukkan bahwa adanya panas yang masuk kedalam ruangan dan tertahan di
dalam ruangan dan sulit untuk merambat keluar dari jendela kaca. Pemakaian kaca
synergy yang mempunyai sifat memantulkan panas yang akan masuk ke dalam
ruangan, tetapi cahaya yang masuk memiliki persentase panas yang lebih besar dari
pada panas yang mampu dipantulkan, dan panas yang sudah berada di dalam ruangan
akan sulit untuk keluar lagi, yang akhirnya membuat suhu di dalam ruangan menjadi
lebih tinggi.
Demikian juga halnya dengan pemakaian PVB ( Polyvinyl Butyral) pada kaca
laminated menyebabkan panas yang ikut masuk bersama cahaya matahari ke dalam
ruangan terhambat untuk keluar, maka panas akan terperangkap di dalam ruangan
yang pada akhirnya mengakibatkan suhu di dalam ruangan menjadi lebih tinggi
daripada suhu di luar ruangan.
Sedangkan pada maket no. 4 (Kaca 5 mm + Air 5 mm + kaca 5 mm)
menunjukan suhu pada pukul 09.00 relatif lebih rendah yaitu 40.47 daripada suhu di
luar maket yaitu 42.19 oC, hal ini juga terlihat adanya air yang menahan rambatan
panas sinar matahari masuk ke dalam ruangan, terlihat pada suhu air yang
menunjukkan angka 39.83 oC. Suhu tertinggi terjadi pada pukul 14.00 yaitu 42.67 oC,
suhu ini lebih tinggi daripada suhu di luar yang menunjukkan angka 40.95 oC, hal ini
menunjukkan bahwa rambatan panas dari luar pada jam-jam sebelumnya baru
merambat masuk ke dalam ruangan dan panas terkumpul di dalam ruangan maket,
karena pada maket tidak memiliki ventilasi.
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
15
Berikut adalah grafik yang menunjukkan selisih suhu ( t oC) antara suhu di
dalam ruangan dari beberapa jenis kaca yang diamati dibandingan dengan suhu luar
ruangan pada masing-masing lokasi pengamatan:
Perbedaan suhu rata-rata ruang
dengan suhu luar (oC)
o
Suhu (t C)
6
4
2
0 (1.72)
9:00
Pukul
-2
-4 (2.93)
10:00
0.74
11:00
1.07
12:00
1.20
13:00
1.71
14:00
2.38
2.16
15:00
16:00
(1.96)
(4.35)
-6
-8
-10
(6.56)
(9.29)
(9.89)
(9.39)
(8.88)
(9.13)
-12
Kaca + Air + Kaca (3 + 3 + 3 mm)
Kaca Clear (6 mm)
Kaca + Air + Kaca (5 + 5 + 5 mm)
Kaca Synergy (6 mm)
Kaca Laminated (6 mm)
Grafik 3. Perbandingan perbedaan suhu rata-rata ruangan dengan suhu luar
Dari grafik diatas terlihat bahwa jendela dengan konstruksi kaca + air + kaca
mampu menurunkan suhu lebih rendah dibandingkan dengan jenis kaca lainnya baik
di lokasi pengamatan sekolah Santa Laurensia maupun di lokasi pengamatan
perumahan Taman Surya 2, hal ini disebabkan karena sifat air yang sejuk dan dingin,
sehingga mampu menyerap panas sinar matahari yang masuk ke dalam ruangan.
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
16
Sedangkan kaca synergy dan kaca laminated bersifatnya memantulkan,
sehingga sebagian panas di pantulkan dan sebagian lagi terserap masuk kedalam
ruangan, demikian juga halnya panas yang berada di dalam ruangan sulit untuk keluar
melalui jendela kaca, sehingga di dalam ruangan menjadi lebih lama menyimpan
panas.
Berikut adalah perbandingan suhu luar di lokasi sekolah Santa Laurensia
dengan lokasi perumahan Taman Surya 2, dan perbedaan suhu diantara kedua lokasi
tersebut.
Selisih suhu luar antara Lokasi Sekolah Santa
Laurensia dengan perumahan Taman Surya 2 (t oC)
Suhu (oC)
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
3.66
3.21
2.98
4.49
5.83
5.48
6.49
15:00
16:00
1.46
0
Pukul
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
Lokasi perumahan Taman Surya 2
Lokasi sekolah Santa Laurensia
Selisih suhu antara kedua lokasi pengamatan
Grafik 4. Selisih suhu luar antara lokasi pengamatan sekolah Santa Laurensia dengan perumahan
Taman Surya 2
Terlihat bahwa lokasi yang berbeda juga menunjukkan suhu luar yang
berbeda dengan perbedaan suhu yang cukup tinggi yaitu antara 1.46 oC pada pukul
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
17
12.00 sampai dengan 6.49 oC pada pukul 16.00, hal ini juga disebabkan karena
kondisi pepohonan yang ada disekitar lokasi pengamatan yang tentunya juga
mempengaruhi rambatan panas yang masuk ke dalam jendela kaca pada maket
sample.
Berikut adalah perbandingan selisih suhu antara selisih suhu jendela kaca +
air + kaca dengan suhu luar, yang dibandingkan dengan selisih suhu jendela kaca
lainnya dengan suhu luar, untuk mengetahui berapa selisih suhu paling rendah dan
paling tinggi pada waktu tertentu. Sehingga dapat diketahui pada pukul berapa
jendela kaca + air + kaca dapat menurunkan suhu ruangan terhadap suhu luar
berfungsi secara optimal dan minimal menahan panas dari sinar matahari
dibandingkan dengan jendela dengan jenis kaca lainnya.
Perbandingan selisih suhu antara beberapa
jenis kaca (t oC)
o
Suhu (t C)
3
2.74
2.82
2.63
2.45
2.72
2.33
2.03
2
2.00
1.92
1.78
2.13
1.85
1.70
1.90
1.90
1.45
1.43
1.85
1.66
1.62
1.50
1.41
1.10
1
Pukul
1.37
9:00
10:00
11:00
12:00
Kaca+Air+Kaca 3mm >< Kaca Clear
13:00
14:00
15:00
16:00
Kaca+Air+Kaca 5mm >< Kaca Synergy
Kaca+Air+Kaca 5mm >< Kaca Laminated
Grafik 5. Perbandingan selisih suhu antara beberapa jenis kaca
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
18
Dari grafik diatas terlihat bahwa selisih suhu ( t) antara kaca 3 mm + Air 3
mm + Air 3 mm dibandingkan dengan kaca clear 6 mm berkisar antara 1.41 oC pada
pukul 13.00 sampai dengan 2.72 oC pada pukul 09.00, sedangkan selisih suhu ( t)
antara kaca 5 mm + Air 5 mm + Air 5 mm dibandingkan dengan kaca synergy 6 mm
berkisar antara 1.62 oC pada pukul 10.00 sampai dengan 2.74 oC pada pukul 16.00,
dan selisih suhu ( t) antara kaca 5 mm + Air 5 mm + Air 5 mm dibandingkan
dengan kaca laminated 6 mm berkisar antara 1.10 oC pada pukul 11.00 sampai
dengan 2.82 oC pada pukul 09.00.
KESIMPULAN.
Untuk mengurangi masuknya panas dari sinar matahari ke dalam ruangan
melalui jendela kaca, perlu diperhatikan bahan kaca yang dipakai agar pemakaian air
conditioner dapat dikurangi derajat kedinginannya, sehingga pemakaian daya listrik
dan dampak yang diakibatkan dari pemakaian Chlorofluorocarbon dapat dikurangi.
Ada banyak jenis kaca yang dipasaran dengan segala kelebihannya, tetapi
perlu diperhatikan persyaratan yang dibutuhkan untuk mengoptimalkan kelebihannya
dan dipergunakan pada tempatnya sesuai dengan kebutuhan dan fungsinya.
Pemakaian unsur air ditengah-tengah kaca, dapat dipertimbangkan sebagai
bahan konstruksi kaca jendela, karena terbukti cukup effektif dalam mengurangi
panas dari sinar matahari yang masuk ke dalam ruangan dibandingkan dengan jenis
kaca lainnya, sehingga suhu di dalam ruangan menjadi lebih rendah daripada suhu di
luar ruangan pada waktu yang sama yaitu sebesar minus - 2.93 oC pada pukul 09.00
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
19
sampai dengan minus - 9.89 oC pada pukul 11.00 di lokasi sekolah Santa Laurensia
dan sebesar minus -1.72 oC pada pukul 10.00 sampai dengan minus -1.96 oC pada
pukul 16.00 di lokasi perumahan Taman Surya 2.
Penghijauan dan pepohonan yang ditanam di daerah sekitar model sample
juga sangat mempengaruhi suhu di luar maket yang akan berpengaruh terhadap
rambatan panas dari sinar matahari yang masuk ke dalam ruangan melalui jendela
kaca, yaitu perbedaan suhu berkisar antara 1.46 oC pada pukul 12.00 sampai dengan
6.49 oC pada pukul 16.00, dengan suhu maksimal terjadi pada pukul 10.00 yaitu
sebesar 39.95 oC di lokasi sekolah Santa Laurensia dan sebesar 43.15 oC di lokasi
perumahan Taman Surya 2.
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
20
DAFTAR PUSTAKA
[1] Air. 6 Maret 2010
[2] Beberapa Fakta Seputar Kaca. 30 Agustus 2010 http://www.chem-istry.org/artikel_kimia/kimia_anorganik/beberapa_fakta_seputar_kaca/
[3] Convective Heat Transfer. 6 Oktober 2010
[4] Heat Conduction. 6 Oktober 2010
[5] Hiong Li, Him, (2000), Earth Our Home. Ed. Yee Sze Onn. Times Centre:
Marshall Cavendish Education
[6] Overall Heat Transfer Coefficient. 6 Oktober 2010
[7] Pemanasan Global. 6 Maret 2010
[8] Polyvinyl Butyral. 23 Mei 2010
[9] Thermal Conductivity. 6 Oktober 2010
[10] Thermal Radiation. 6 Oktober 2010
[11] Walker J.S., (2007), Physics, Third Edition, Pearson Education Inc., New Jersey
[12] Wolfson R., Pasachoff J.M., (1995), Physics with Modern Physics for Scientist
and Engineers, Second Edition, HarperCollins College Publishers, New York
JURNAL ARSITEKTUR DESAIN TEORI DAN SAINS Vol. 2 No. 2 Th. 2012
21